EP0248698A1 - Optical liquid-crystal devices allowing high-frequency excitations - Google Patents

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EP0248698A1
EP0248698A1 EP87401092A EP87401092A EP0248698A1 EP 0248698 A1 EP0248698 A1 EP 0248698A1 EP 87401092 A EP87401092 A EP 87401092A EP 87401092 A EP87401092 A EP 87401092A EP 0248698 A1 EP0248698 A1 EP 0248698A1
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impedance
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electrode
coating
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EP87401092A
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Claude Germain
Marguerite Boix
Georges Durand
Philippe Martinot-Lagarde
Mohamed Université Paris-Sud Monkade
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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    • Y10S359/90—Methods

Abstract

A method applicable to a liquid crystal cell comprising two parallel transparent plates (11, 12) coated on their facing inert faces with electrode-forming conductive coatings (14,15), and with a shim (13) interposed between the plates, the space in said cells between said plates containing a substance (17) including molecules which are endowed with nematic properties, wherein: controlled variations in surface impedance are defined on at least one of the electrode coatings in selected zones (16) thereof; and a variable frequency excitation electrical voltage is applied between the electrodes (14, 15) provided on respective ones of said plates (11, 12), and voltage being selected to be suitable for producing alternately an electric field extending normally to the electrodes and an electric field which slopes relative to the normal to said electrodes at said zones (16) having a controlled impedance variation.

Description

La présente invention concerne les dispositifs optiques utilisant des cristaux liquides.The present invention relates to optical devices using liquid crystals.

La présente invention a été faite au LaLora- toire de Physique des Solides de l'Université de Paris Sud, laboratoire associé au CNRS N. 04 0002.The invention was made in Paris LaLora- tory of the University of Solid State Physics S outh, laboratory associated with the CNRS 0002 N. 04.

De nombreux travaux de recherche ont été conduits depuis au moins une dizaine d'années sur les cristaux liquides.Numerous research studies have been conducted for at least ten years on liquid crystals.

Ces travaux ont donné lieu à de très nombreuses publications.This work has given rise to numerous publications.

On citera par exemple les documents :

  • 1) APPLIED PHYSICS, vol. 11, N. 1, septembre 1976, Springer-Verlag, K. Fahrenshon et al : "Deformation of a Pretilted Nematic Liquid Crystal Layer in an Electric Field", pages 67-74, et 2), JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, vol. 47, N.9 septembre 1976, American Institute of Physics, S. Matsumoto et al : "Field-induced deformation of hybrid - aligned nematic liquid crystals : New-multicolor liquid crystal display", pages 3842-3845, qui traitent d'un effet de biréfringence électriquement contrôlée dans les cristaux liquides nématiques, par couplage, dans le volume d'une cellule contenant un matériau cristal liquide, d'un champ électrique appliqué sur la cellule, avec l'anisotropie diélectrique du cristal liquide.
Examples include documents:
  • 1) APPLIED PHYSICS, vol. 11, N. 1, September 1976, Springer-Verlag, K. Fahrenshon et al: "Deformation of a Pretilted Nematic Liquid Crystal Layer in an Electric Field", pages 67-74, and 2), JOURNAL OF APPLIED P H Y SICS , flight. 47, N.9 September 1976, American Institute of P hysics, S. Matsumoto et al: "Field-induced deformation of hybrid - aligned nematic liquid crystals: New-multicolor liquid crystal display", pages 3842-3845, which deal with an electrically controlled birefringence effect in nematic liquid crystals, by coupling, in the volume of a cell containing a liquid crystal material, an electric field applied to the cell, with the dielectric anisotropy of the liquid crystal.

Par ailleurs, différents résultats des travaux de recherche effectués au Laboratoire de Physique des Solides de l'Université de Paris Sud sont décrits dans la demande de brevet français déposée le 28 avril 1982, sous le N. 82 07309 et publiée sous le N. 2 526 177, la demande de ! brevet français déposée le 23 octobre 1984 sous le N. 84 16192 ou encore la demande de brevet français déposée le 18 juin 1985 sous le N. 85 09224.Furthermore, various results of the research work carried out at the Laboratory of Solid State Physics of the University of Paris Sud are described in the French patent application filed on April 28, 1982, under N. 82 07309 and published under N. 2 526 177, the request of! French patent filed on October 23, 1984 under N. 84 16192 or the French patent application filed on June 18, 1985 under N. 85 09224.

L'un des gros inconvénients de la majorité des dispositifs électrooptiques jusqu'ici proposés résulte du fait que leur temps de réponse à une excitation électrique dépasse largement la milliseconde.One of the major drawbacks of the majority of the electrooptical devices hitherto proposed results from the fact that their response time to an electrical excitation greatly exceeds a millisecond.

On a certes proposé récemment un système qui permet la commutation rapide à la microseconde, dans les cristaux liquides, sur de la lumière polarisée. Il s'agit d'un dispositif qui utilise la ferroélectricité de volume d'un matériau smectique chiral et un ancrage de surface faible. Ce dispositif est décrit dans le document Ferroelectrics 59, 25 (1984) par N. CLARK et S. LAGERWALL.A system has certainly been proposed recently which allows rapid microsecond switching in liquid crystals to polarized light. It is a device that uses volume ferroelectricity of a chiral smectic material and a weak surface anchoring. This device is described in the document Ferroelectrics 59, 25 (1984) by N. CLARK and S. LAGERWALL.

Néanmoins, ce dispositif bien qu'il autorise un temps de réponse relativement court, présente différents inconvénients, parmi lesquels on citera : la difficulté de travailler par multiplexage, le caractère polaire de l'ancrage, la nécessité de contrôler avec précision la force d'ancrage, la consommation des cellules lorsqu'on utilise un champ électrique alternatif de maintien.However, this device although it allows a relatively short response time, has various drawbacks, among which we will cite: the difficulty of working by multiplexing, the polar nature of the anchoring, the need to precisely control the force of anchoring, the consumption of cells when using an alternating electric sustaining field.

Tenant compte des limites des dispositifs jusqu'ici proposés, les inventeurs se sont donnés pour but de proposer de nouveaux moyens permettant de mettre en oeuvre des excitations électriques haute fréquence, pouvant atteindre plusieurs MHz, sur des dispositifs électrooptiques à cristaux liquides.Taking into account the limits of the devices hitherto proposed, the inventors have set themselves the goal of proposing new means enabling high frequency electrical excitations, up to several MHz, to be implemented on electrooptic liquid crystal devices.

Après de nombreuses études théoriques et constatations expérimentales les inventeurs proposent pour résoudre le problème ainsi posé un procédé électrooptique selon lequel :

  • - sur une cellule à cristaux liquides comprenant deux plaques transparentes parallèles revêtues sur leurs faces internes en regard d'un revêtement conducteur formant électrode, une cale intercalée entre les plaques, et une matière qui comprend des molécules douées de propriétés nématiques dans l'espace délimité par les deux plaques :
  • - on définit des variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode .s.ur des zones choisies de celui-ci, et
  • - on applique entre les deux électrodes prévues respectivement sur les plaques, une tension électrique d'excitation de fréquence variable choisie apte à produire alternativement un champ électrique normal aux électrodes et un champ électrique oblique par rapport à une normale aux électrodes, au niveau des zones présentant des variations contrôlées d'impédance.
After numerous theoretical studies and experimental observations, the inventors propose to solve the problem thus posed an electrooptic process according to which:
  • - on a liquid crystal cell comprising two parallel transparent plates coated on their internal faces opposite a conductive coating forming an electrode, a wedge interposed between the plates, and a material which comprises molecules endowed with nematic properties in the defined space by the two plates:
  • - controlled variations in surface impedance of at least one of the electrode coatings are defined. on selected zones thereof, and
  • - an electric voltage excitation of variable frequency chosen between the two electrodes provided respectively on the plates is selected, capable of alternately producing an electric field normal to the electrodes and an electric field oblique to a normal to the electrodes, at the level of the zones with controlled variations in impedance.

Comme cela sera explicité par la suite, les dispositifs électrooptiques ainsi obtenus permettent de générer entre les plaques, un champ électrique divergent et oblique au niveau des zones du revêtement de variation d'impédance contrôlée, et de là, permettent d'obtenir une courbure et une inclinaison du directeur nématique des molécules douées de propriété nématique placées entre les plaques, aptes à produire un effet de biréfringence.As will be explained below, the electro-optical devices thus obtained make it possible to generate between the plates, a divergent and oblique electric field at the areas of the coating of controlled impedance variation, and from there, allow to obtain a curvature and an inclination of the nematic director of molecules endowed with nematic property placed between the plates, capable of producing a birefringence effect.

De préférence, le procédé conforme à la présente invention comprend l'étape consistant à appliquer entre les deux électrodes prévues respectivement sur les plaques une tension électrique alternative d'excitation dont la fréquence est alternativement supérieure et inférieure à une fréquence critique d'instabilité définie par la propriété suivante : en considérant un premier point sur une zone de variation d'impédance contrôlée d'un revêtement, un second point sur le même revêtement à l'extérieur de la zone et un troisième point placé sur l'autre revêtement et situé sur une normale aux revêtements passant par le premier point, l'impédance diélectrique, essentiellement capacitive, entre le second et le troisième points est égale à la somme de l'impédance diélectrique entre le troisième et le premier points et de l'impédance du revêtement entre le second et le premier points.Preferably, the method according to the present invention comprises the step consisting in applying between the two electrodes provided respectively on the plates an alternating electric excitation voltage whose frequency is alternately higher and lower than a critical frequency of instability defined by the following property: by considering a first point on a zone of controlled impedance variation of a coating, a second point on the same coating outside the zone and a third point placed on the other coating and located on a normal to coatings passing through the first point, the essentially capacitive dielectric impedance between the second and third points is equal to the sum of the dielectric impedance between the third and the first points and the coating impedance between the second and the first points.

D'autres caractéristiques, avantages et buts de la.présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titres d'exemples non limitatifs et sur lesquels :

  • - les figures 1, 2 et 3 représentent trois photographies, avec grossissement d'une cellule conforme à un premier exemple mettant en oeuvre la présente invention, correspondant à une fréquence d'excitation supérieure à la fréquence critique et à des amplitudes d'excitation électrique différentes,
  • - les figures 4 à 15 représentent les photographies, avec grossissement, d'une autre cellule conforme à un second exemple mettant en oeuvre la présente invention, correspondant à des fréquences d'excitation électrique différentes, et une même amplitude d'excitation,
  • - la figure 16 illustre schématiquement, et en perspective, une cellule électrooptique conforme à la présente invention,
  • - la figure 17 illustre schématiquement le processus mis en oeuvre par l'invention sur cette cellule pour l'obtention d'un effet de biréfringence,
  • - la figure 18 représente différentes courbes illustrant la valeur de la tension d'excitation en fonction de la fréquence d'excitation, correspondant au seuil d'éclairement pour différentes variantes de réalisation de la cellule conforme au premier exemple précité, dont plusieurs photographies sont illustrées en figures 1, 2 et 3,
  • - la figure 19 illustre schématiquement un revêtement d'électrode obtenu après mise en oeuvre du procédé de préparation conforme à la présente invention,
  • - la figure 20 représente un exemple de cellule électrooptique conforme à la présente invention,
  • - la figure 21 illustre schématiquement un mode d'excitation d'un dispositif conforme à la présente invention.
Other characteristics, advantages and aims of the present invention will appear on reading the detailed description which follows and with reference to the appended drawings given by way of nonlimiting examples and in which:
  • - Figures 1, 2 and 3 show three photographs, with magnification of a cell in accordance with a first example implementing the present invention, corresponding to an excitation frequency greater than the critical frequency and to electrical excitation amplitudes different,
  • FIGS. 4 to 15 represent the photographs, with magnification, of another cell in accordance with a second example implementing the present invention, corresponding to different electrical excitation frequencies, and the same excitation amplitude,
  • FIG. 16 schematically illustrates, in perspective, an electrooptical cell in accordance with the present invention,
  • FIG. 17 schematically illustrates the process implemented by the invention on this cell for obtaining a birefringence effect,
  • - Figure 18 shows different curves illustrating the value of the excitation voltage as a function of the excitation frequency, corresponding to the illumination threshold for different embodiments of the cell according to the first aforementioned example, several photographs of which are illustrated in Figures 1, 2 and 3,
  • FIG. 19 schematically illustrates an electrode coating obtained after implementation of the preparation process in accordance with the present invention,
  • FIG. 20 represents an example of an electrooptical cell in accordance with the present invention,
  • - Figure 21 schematically illustrates an excitation mode of a device according to the present invention.

On va tout d'abord expliciter le procé- , . dé de préparation d'un dispositif électrooptique à cristaux liquides conforme à la présente invention.We will first explain the process,. die for preparing an electrooptical liquid crystal device according to the present invention.

Comme-évoqué précédemment, la première étape de ce procédé consiste à préparer deux plaques transparentes parallèles revêtues chacune, sur l'une de leur face, d'un revêtement conducteur formant électrode, en définissant des variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode sur des zones choisies de celui-ci.As mentioned above, the first step of this process consists in preparing two parallel transparent plates each coated, on one of their faces, with a conductive coating forming an electrode, by defining controlled variations in impedance at the surface of the at least one of the electrode coatings on selected areas thereof.

Par la suite, les deux plaques ainsi préparées sont placées à proximité l'une de l'autre dans une disposition sensiblement parallèle, après avoir intercalé une cale entre les plaques et l'espace délimité par ces deux plaques et la cale est remplie d'une matière qui comprend des molécules douées de propriétés nématiques.Thereafter, the two plates thus prepared are placed close to each other in a substantially parallel arrangement, after having inserted a wedge between the plates and the space delimited by these two plates and the wedge is filled with a matter which includes molecules endowed with nematic properties.

De préférence, les variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode sont réalisées par altération de l'impédance intrinsèque du revêtement conducteur formant électrode. Différentes variantes de réalisation peuvent être utilisées pour réaliser cette altération de l'impédance intrinsèque.Preferably, the controlled variations in surface impedance of at least one of the electrode coatings are produced by altering the intrinsic impedance of the conductive coating forming the electrode. Different variant embodiments can be used to achieve this alteration of the intrinsic impedance.

Selon une première variante de réalisation on utilise une réaction chimique. L'étape consistant à définir des variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode est alors réalisée : 1) en déposant une couche régulière de revêtement conducteur homogène sur l'une des plaques puis 2) en modifiant l'impédance en surface du revêtement sur des zones choisies de celui-ci, par réaction chimique.According to a first alternative embodiment, a chemical reaction is used. The step of defining controlled variations in surface impedance of at least one of the electrode coatings is then carried out: 1) by depositing a regular layer of coating homogeneous conductor on one of the plates then 2) by modifying the surface impedance of the coating on selected zones thereof, by chemical reaction.

Plus précisément encore, selon un mode de réalisation considéré actuellement comme préférentiel de cette première variante, l'étape consistant à définir des variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode est réalisée :

  • 1) en déposant une couche régulière d'un revêtement électriquement conducteur d'oxydes d'étain et d'indium (I.T.O), sur l'une des plaques, puis 2) en assurant, par réaction chimique, sur des zones choisies du revêtement, une réduction au moins partielle des oxydes d'étain et d'indium On sait en effet que les oxydes d'étain et d'indium, en principe semiconducteurs, peuvent devenir mins conducteurs et même isolants après réduction chimique.
More precisely still, according to an embodiment currently considered preferential to this first variant, the step consisting in defining controlled variations in surface impedance of at least one of the electrode coatings is carried out:
  • 1 ) by depositing a regular layer of an electrically conductive coating of tin and indium oxides ( I .TO), on one of the plates, then 2) ensuring, by chemical reaction, on selected areas of the coating, an at least partial reduction of the tin and indium oxides It is indeed known that the tin and indium oxides, in principle semiconductors, can become less conductive and even insulating after chemical reduction.

Pour assurer l'altération de l'impédance intrinsèque du revêtement conducteur formant électrode, on peut encore utiliser une gravure mécanique totale ou partielle en épaisseur. Dans ce cas, l'étape consistant à définir des variaticrs contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode est réalisée : 1) en déposant une couche régulière de revêtement conducteur homogène sur l'une des plaques, puis 2) en assurant une gravure mécanique du revêtement sur des zones choisies de celui-ci.To ensure the alteration of the intrinsic impedance of the conductive coating forming the electrode, it is also possible to use total or partial mechanical etching in thickness. In this case, the step consisting in defining controlled variaticrs of surface impedance of at least one of the electrode coatings is carried out: 1) by depositing a regular layer of homogeneous conductive coating on one of the plates, then 2) by ensuring a mechanical etching of the coating on selected zones thereof.

Le cas échéant, les variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode peuvent encore être réalisées en déposant, sur des zones choisies du revêtement électriquement conducteur, une couche de recouvrement en un matériau présentant une conductibilité électrique différente de celle du revêtement.If necessary, the controlled variations in surface impedance of at least one of the electrode coatings can also be produced by depositing, on selected areas of the electrically conductive coating, a covering layer of a material having electrical conductivity. different from that of the coating.

Les variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode, précités, peuvent correspondre soit à une variation progressive d'impédance de la périphérie des zones choisies vers le centre de celles-ci, soit à une variation brusque d'impédance lors du franchissement de la délimitation des zones choisies. La largeur de ces zones sera de préférence de l'ordre de grandeur de l'épaisseur de la cellule.The controlled variations in surface impedance of at least one of the aforementioned electrode coatings can correspond either to a progressive variation in impedance from the periphery of the chosen zones towards the center of these, or to a variation sudden impedance when crossing the delimitation of the selected areas. The width of these zones will preferably be of the order of magnitude of the thickness of the cell.

L'homme de l'art comprendra aisément que dans le cas où l'on souhaite obtenir une variation progressive d'impédance de la périphérie des zones choisies vers le centre de celles-ci,on utilisera de préférence une modification de l'impédance en surface du revêtement, par réaction chimique. Par contre, lorsque l'on souhaite obtenir une variation brusque d'impédance lors du franchissement de la délimitation des zones choisies, on utilisera de préférence une gravure mécanique du revêtement ou encore un recouvrement ou remplacement de celui-ci sur les zones choisies.Those skilled in the art will readily understand that in the case where it is desired to obtain a progressive variation in impedance from the periphery of the zones chosen towards the center thereof, a modification of the impedance will preferably be used. coating surface, by chemical reaction. On the other hand, when it is desired to obtain an abrupt variation in impedance when crossing the delimitation of the selected zones, use will preferably be made of a mechanical etching of the coating or even of a covering or replacement thereof on the selected zones.

On a illustré schématiquement sur la figure 16 une cellule électrooptique à cristaux liquides ainsi obtenue.A diagrammatic illustration of an electrooptical liquid crystal cell thus obtained is shown diagrammatically in FIG.

On aperçoit sur cette figure 16, une cellule 10 qui comprend deux plaques transparentes et parallèles 11, 12 de préférence en verre. Une cale 13 est intercalée entre les plaques 11, 12 et définit en coopération avec celles-ci une chambre interne étanche qui contient une matière 17 comprenant des molécules douées de propriétés nématiques. Les plaques 11, 12 sont munies,sur leur surface interne en reqard,de revêtements 14,15 respectivement, électriquement conducteurs et transparents formant électrode.We see in this figure 16, a cell 10 which comprises two transparent and parallel plates 11, 12 preferably made of glass. A wedge 13 is interposed between the plates 11, 12 and defines in cooperation with them a sealed internal chamber which contains a material 17 comprising molecules endowed with nematic properties. The plates 11, 12 are provided, on their internal surface as a backing, with coatings 14 , 15 respectively, electrically conductive and transparent forming an electrode.

Ces électrodes 14, 15 lorsqu'elles sont reliées aux bornes d'une alimentation électrique schématiquement illustrée sous la référence 30, permettent d'appliquer sur la matière 17, un champ électrique, de valeur contrôlée et d'orientation générale normale aux plaques 11, 12.These electrodes 14, 15 when they are connected to the terminals of an electrical supply schematically illustrated under the reference 30, make it possible to apply to the material 17, an electric field, of controlled value and of general orientation normal to the plates 11, 12.

On a par ailleurs illustré schématiquement sur la figure 16 une zone 16 sur laquelle on a réalisé une variation contrôlée d'impédance en surface du revêtement 15, par exemple une gravure.FIG. 16 also shows diagrammatically a zone 16 on which a controlled variation in impedance on the surface of the coating 15 has been produced, for example an etching.

L'électrode 15 possède sur la périphérie de la zone 16 une conductibilité sensiblement homogène et donc une densité de charge sensiblement homogène. Par conséquent, l'application d'une tension électrique d'excitation entre les électrodes 14 et 15 génère sur la périphérie de la zone 16 un champ électrique d'orientation sensiblement homogène normal aux électrodes 14, 15.The electrode 15 has a substantially homogeneous conductivity on the periphery of the zone 16 and therefore a substantially homogeneous charge density. Consequently, the application of an electric excitation voltage between the electrodes 14 and 15 generates on the periphery of the zone 16 an electric field of substantially homogeneous orientation normal to the electrodes 14, 15.

Sur la figure 16 ce champ électrique d'orientation normale aux électrodes est illustré schématiquement par les flèches référencées E," In FIG. 16, this electric field of orientation normal to the electrodes is illustrated diagrammatically by the arrows referenced E, "

Par contre, lorsque les moyens d'alimentation 30 fournissent une tension alternative d'excitation dont la fréquence est supérieure à une fréquence critique d'instabilité qui sera explicitée par la suite, au-dessus de la zone 16 qui correspond à une zone de variation contrôlée d'impédance, on obtient un champ électrique divergent et oblique en éloignement de la bordure de la zone 16, comme illustré schématiquement sur la figure 16 par les flèches référencées E2. De là, en utilisant une matière 17 comprenant des molécules douées de propriétés nématiques qui possèdent une forte anisotropie diélectrique, on obtient dans la cellule 10 une inclinaison du directeur nématique au-dessus de la zone 16 précitée. En effet, les molécules douées de propriétés nématiques et possédant une forte anisotropie diélectrique suivent l'orientation du champ oblique E2.On the other hand, when the supply means 30 supply an alternating excitation voltage whose frequency is greater than a critical instability frequency which will be explained below, above the zone 16 which corresponds to a variation zone controlled impedance, a divergent and oblique electric field is obtained away from the border of the zone 16, as illustrated diagrammatically in FIG. 16 by the arrows referenced E 2 . From there, by using a material 17 comprising molecules endowed with nematic properties which have a strong dielectric anisotropy, one obtains in cell 10 an inclination of the nematic director above the aforementioned zone 16. Indeed, molecules endowed with nematic properties and having a strong dielectric anisotropy follow the orientation of the oblique field E 2 .

Pour cela, on peut utiliser soit des cristaux liquides nématiques à anisotropie diélectrique positive, tels que les composés cyanobiphényl soit des cristaux nématiques à anisotropie diélectrique négative.For this, one can use either nematic liquid crystals with positive dielectric anisotropy, such as cyanobiphenyl compounds or nematic crystals with negative dielectric anisotropy.

Dans le cas d'une anisotropie diélectrique nnsitive, la constante diélectrique dans le sens de l'axe des molécules étant supérieure à la constante diélectrique perpendiculaire à cet axe, les molécules s'orientent parallèlement au champ électrique.In the case of a nnsitive dielectric anisotropy, the dielectric constant in the direction of the axis of the molecules being greater than the dielectric constant perpendicular to this axis, the molecules are oriented parallel to the electric field.

Par contre, dans le cas d'une anisotropie diélectrique négative, la constante diélectrique dans le sens de l'axe des molécules étant inférieure à la constante diélectrique perpendiculairement à cet axe, les molécules s'orientent perpendiculairement au champ électrique.On the other hand, in the case of a negative dielectric anisotropy, the dielectric constant in the direction of the axis of the molecules being less than the dielectric constant perpendicular to this axis, the molecules orient themselves perpendicular to the electric field.

L'agencement oblique des molécules de cristal liquide forme ainsi un effet de biréfringence visible lorsque la cellule est observée en lumière polarisée entre deux polariseurs croisés, par exemple.The oblique arrangement of the liquid crystal molecules thus forms a visible birefringence effect when the cell is observed in polarized light between two crossed polarizers, for example.

On va maintenant décrire deux exemples expérimentaux réalisés respectivement l'un sur un dispositif électrooptique à cristaux liquides conforme à la présente invention pour lequel l'un des revêtements formant électrode a subi une gravure sur des zones choisies pour définir des variations brusques d'impédance, l'autre sur un dispositif électrooptique à cristaux liquides conforme à la présente invention pour lequel l'un des revêtements a subi un traitement chimique déterminant un gradient d'impédance en surface sur des zones choisies.We will now describe two experimental examples carried out respectively one on an electrooptic liquid crystal device in accordance with the present invention for which one of the coatings forming an electrode has been etched on zones chosen to define sudden variations in impedance, the other on an electrooptical liquid crystal device in accordance with the present invention for which one of the coatings has undergone a chemical treatment determining a surface impedance gradient over selected areas.

EXEMPLE 1EXAMPLE 1

Une première série d'expériences a été réa- lisée sur une série de cellules comprenant une première plaque 12 recouverte d'un dépôt d'or 15 évaporé sous vide sous incidence oblique (60°) et électriquement conducteur, d'une épaisseur de l'ordre de 700 A, des trous 16 d'un diamètre moyen de l'ordre de 80µ étant réalisés dans le dépôt d'or à l'aide d'une aiguille, et une seconde plaque 11 comprenant un revêtement 14 d'oxyde d'indium et d'étain et traité au silane homéotrope. Ces cellules étaient remplies d'un cristal liquide du type SCB. Elles sont observées entre polariseurs croisés.A first series of experiments was rea- spilling over a series of cells comprising a first plate 12 covered with a gold deposit 15 evaporated under vacuum under oblique incidence (60 °) and electrically conductive, with a thickness of the order of 700 A, holes 16 with an average diameter of the order of 80 μ being produced in the gold deposit using a needle, and a second plate 11 comprising a coating 14 of indium tin oxide and treated with homeotropic silane. These cells were filled with a liquid crystal of the SCB type. They are observed between crossed polarizers.

Plus précisément, les expériences ont été conduites sur plusieurs cellules d'un premier type correspondant à un ancrage faible du cristal liquide et réalisées avec des cales 13 possédant respectivement une épaisseur de 6µ, 20µ et 65µ.More specifically, the experiments were carried out on several cells of a first type corresponding to a weak anchoring of the liquid crystal and carried out with spacers 13 having a thickness of 6 μ, 20 μ and 65 μ respectively.

L'ancrage faible du cristal liquide est mis en évidence par le fait que les trcus 16 réalisés dans le dépôt d'or 15 ne deviennent pas homéotropes tout de suite mais seulement après au moins 24 heures après le remplissage de la cellule.The weak anchoring of the liquid crystal is demonstrated by the fact that the trcus 16 produced in the gold deposit 15 do not become homeotropic immediately but only after at least 24 hours after filling the cell.

D'autres expériences ont été réalisées sur une cellule correspondant à un ancrage fort. L'ancrage fort est mis en évidence par le fait que les trous 16 réalisés dans le dépôt d'or deviennent immédiatemment homéotrope après remplissage de la cellule.Other experiments were carried out on a cell corresponding to a strong anchorage. The strong anchoring is highlighted by the fact that the holes 16 made in the gold deposit immediately become homeotropic after filling the cell.

Les expériences réalisées sur les cellules du type ancrage fort, ont été faites uniquement avec une cale 13 présentant une épaisseur de 6µ,.The experiments carried out on the cells of the strong anchoring type were carried out only with a shim 13 having a thickness of 6 μm.

On a mesuré tout d'abord la tension appliquée entre les électrodes de la cellule pour obtenir le seuil- d'éclairement des bords des trous 16, en fonction de différentes fréquences d'excitation allant globalement de 10Hz à 1MHz. Les résultats de ces mesures sont illus très en traits continus sur la figure 18.First of all, the voltage applied between the electrodes of the cell was measured to obtain the threshold of illumination of the edges of the holes 16, as a function of different excitation frequencies ranging generally from 10 Hz to 1 MHz. The results of these measurements are shown in very solid lines in FIG. 18.

On constate à l'examen de cette figure que pour éclairer le bord des trous 16, la tension d'excitation est pratiquement constante pour un même échanti- lon quelle que soit la fréquence, jusqu'à 700KHZ ou 1MHz. La tension varie peu en fonction de l'épaisseur mais elle doit être augmentée (deux fois plus environ) lorsque l'ancrage est fort.It will be seen on examining this figure that, in order to illuminate the edge of the holes 16, the excitation voltage is practically constant for the same sample, whatever the frequency, up to 700KH Z or 1MHz. The tension varies little according to the thickness but it must be increased (twice more approximately) when the anchoring is strong.

Les expériences ont été poursuivies pour faire apparaître une frange marron, c'est-à-dire utiliser le contraste maximum. Les résultats de ces mesures sont illustrés schématiquement en traits mixtes interrompus sur la figure 18. On constate que pour faire apparaitre la frange marron, il faut augmenter progressivement la tension en même temps que la fréquence, pour une même épaisseur.

  • La figure 1 représente une photographie de cette cellule électrooptique à cristaux liquides sans tension d'excitation.
  • La figure 2 représente une photographie de la même cellule pour une tension d'excitation correspondant au seuil d'éclairement des bords des différents trous 1 6.
  • Enfin, la figure 3 représente une photographie de la même cellule après apparition de la frange marron.
The experiments were continued to reveal a brown fringe, that is to say to use the maximum contrast. The results of these measurements are illustrated diagrammatically in dashed lines in FIG. 18. It can be seen that in order to make the brown fringe appear, the voltage must be gradually increased at the same time as the frequency, for the same thickness.
  • FIG. 1 represents a photograph of this electrooptic liquid crystal cell without excitation voltage.
  • FIG. 2 represents a photograph of the same cell for an excitation voltage corresponding to the threshold of illumination of the edges of the different holes 1 6.
  • Finally, FIG. 3 represents a photograph of the same cell after the appearance of the brown fringe.

EXEMPLE 2EXAMPLE 2

Pour cette seconde série d'expérimentations on a utilisé des plaques de verre 11, 12 recouvertes d'une couche conductrice d'oxydes d'étain et d'indium (ITO) d'une épaisseur de l'ordre de 250 Å.For this second series of experiments, glass plates 11, 12 were used covered with a conductive layer of tin and indium oxides (ITO) with a thickness of the order of 250 Å.

La cellule d'expérimentation a été préparée comme suit.The experimental cell was prepared as follows.

Après dégraissage à l'acétone et lavage à l'eau distillée l'une des plaques 12 séchée a été modifiée de la manière suivante.After degreasing with acetone and washing with distilled water, one of the dried plates 12 was modified in the following manner.

Une gouttelette de solution acqueuse de potasse à 30 % a été déposée sur la plaque. Puis une lame d'aluminium de 0,01mm d'épaisseur et d'environ 2mm de large a été placée en contact de la couche conductrice d'oxydes d'étain et d'indium. Après environ 2mm de réaction la plaque a été lavée sous eau distillée. Une réduction des oxydes d'étain et d'indium par l'aluminium plus électropositif a ainsi été réalisée. La résistance électrique de la couche d'oxydes d'étain et d'indium recouvrant la plaque a ensuite été mesurée au niveau d'une série de paires de points.A droplet of 30% aqueous potassium hydroxide solution was deposited on the plate. Then an aluminum blade of 0.01mm thick and about 2mm wide was placed in contact with the conductive layer of tin and indium oxides. After about 2mm of reaction the plate was washed under distilled water. A reduction of the tin and indium oxides by the more electropositive aluminum has thus been achieved. The electrical resistance of the tin and indium oxide layer covering the plate was then measured at a series of pairs of points.

Le résultat de ces mesures est illustré schématiquement sur la figure 19.The result of these measurements is illustrated diagrammatically in FIG. 19.

Sur cette figure, on a référencé schématiquement 20 la zone de contact de la lame d'aluminium sur la couche conductrice d'oxydes d'étain et d'indium. Les paires de points de mesure de la résistance électrique sont réfé- rencées schématiquement et respectivement A1, A2 ; B1, B2; C1, C2 ; D1, D2 ; F1, F2. Les valeurs des résistances mesurées entre ces paires de points sont indiquées sur la figure 19. On constate que la résistance électrique croît progressivement jusqu'à devenir presque infinie au niveau de la zone de contact précédemment établie entre la couche conductrice d'oxydes d'étain et d'indium et la lame d'aluminium. En d'autres termes, on obtient ainsi un gradient de résistance électrique sur la couche d'oxydes d'étain et d'indium.In this figure, reference has been made schematically to the contact region of the aluminum strip on the conductive layer of tin and indium oxides. The pairs of measuring points of the electrical resistance r are refer- enced schematically and respectively A 1, A 2; B 1 , B 2 ; C 1 , C 2 ; D 1 , D 2 ; F 1 , F 2 . The values of the resistances measured between these pairs of points are indicated on figure 19. It is noted that the electrical resistance increases progressively until becoming almost infinite at the level of the zone of contact previously established between the conductive layer of tin oxides and indium and the aluminum slide. In other words, an electrical resistance gradient is thus obtained on the layer of tin and indium oxides.

Après séchage et fixation d'un fil de jonction 22 pour l'excitation électrique à l'aide de laque ; d'argent 21, la cellule électrooptique est confectionnée comme suit. La plaque 12 présentant le gradient de résistance électrique précité obtenu par réduction de la couche d'oxydes d'étain et d'indium et la plaque conductrice 11 intacte sont séparées par une cale de 6µ en mylar. Un cristal liquide type 5CB est introduit par capil- larité dans le volume étanche défini par les plaques 11, 12 et la cale 13. Après application d'une tension de l'ordre de quelques volts l'échantillon devient homéotrope. On l'observe entre polariseurs croisés.After drying and fixing of a connecting wire 22 for electrical excitation using lacquer; silver 21, the electrooptic cell is made as follows. The plate 12 having the aforementioned electrical resistance gradient obtained by reduction of the layer of tin and indium oxides and the conductive plate 11 intact are separated by a 6 μm shim made of mylar. A liquid crystal 5CB is introduced by capil- the authority in the sealed volume defined by the plates 11, 1 2 or the spacer 13. After applying a voltage of the order of a few volts sample became homeotropic. It is observed between crossed polarizers.

Après application d'une tension d'excitation d'une fréquence variable allant de 1Hz à 7MHz on observe l'apparition d'une auréole lumineuse formée plus précisément de deux bandes étroites séparées de 0,15 à 0,20mm selon la fréquence d'excitation et se rejoignant-par deux bandes semi-circulaires, c'est-à-dire une auréole de forme sensiblement homologue du . contour de la lame d'aluminium utilisée pour la réduction de la couche conductrice d'oxyde, d'étain et d'indium.After application of an excitation voltage of a variable frequency ranging from 1 Hz to 7 MHz, the appearance of a luminous halo is observed, more precisely formed of two narrow bands separated from 0.15 to 0.20 mm depending on the frequency of excitation and joining-by two semi-circular bands, that is to say a halo of substantially homologous shape of the. contour of the aluminum strip used for the reduction of the conductive layer of oxide, tin and indium.

Deux types de mesures réalisées sur cette cellule sont précisés dans le tableau ci-dessous. la première colonne à gauche de ce tableau précise.les fréquences d'excitation correspondant aux différents relevés de mesures.Two types of measurements carried out on this cell are specified in the table below. the first column on the left of this table specifies the excitation frequencies corresponding to the different measurement readings.

La deuxième colonne précise en Volts la valeur de la tension d'excitation correspondant au seuil d'instabilité, c'est-à-dire à l'apparition de l'auréole lumineuse.The second column specifies in Volts the value of the excitation voltage corresponding to the instability threshold, that is to say the appearance of the luminous halo.

La troisième colonne précise, en unités arbitraires, l'écartement des bandes rectilignes d'instabilité en fonction des fréquences d'excitation.The third column specifies, in arbitrary units, the spacing of the rectilinear bands of instability as a function of the excitation frequencies.

Enfin, la quatrième colonne sur la droite du tableau 1 précise les numéros des photographies illustrées respectivement sur les figures 4 à 15.

Figure imgb0001
Finally, the fourth column on the right of Table 1 specifies the numbers of the photographs illustrated respectively in Figures 4 to 15.
Figure imgb0001

On constate, à l'examen du tableau ci-dessus et des figures 4 à 15 que l'écartement entre les bandes rectilignes d'instabilité augmente en fonction de la fréquence d'excitation. Ce résultat sera expliqué par la suite.On examination of the table above and of FIGS. 4 to 15, it can be seen that the spacing between the straight bands of instability increases as a function of the excitation frequency. This result will be explained later.

Pour expliquer le phénomène mis en oeuvre par la présente invention, on se référera maintenant à la figure 17.To explain the phenomenon implemented by the present invention, reference will now be made to FIG. 17.

On a représenté sur cette figure 17 une cellule 10 similaire à celle représentée sur la figure 16, comprenant deux plaques transparentes 11, 12, parallèles et revêtues d'électrodes 14, 15. Les plaques 11, 12 sont séparées par une cale 13. La cellule contient un cristal liquide 17. L'une des électrodes 15 possède une zone 16 de variation de résistance. On supposera pour faciliter les explications qui vont suivre qu'il s'agit d'une augmentation progressive de résistance de la périphérie de la zone 16 vers le centre de celle-ci.FIG. 17 shows a cell 1 0 similar to that shown in FIG. 16, comprising two transparent plates 11, 12, parallel and coated with electrodes 14, 15. The plates 1 1, 12 are separated by a wedge 13 The cell contains a liquid crystal 17. One of the electrodes 15 has a resistance variation zone 16. To facilitate the explanations which follow, it will be assumed that it is a progressive increase in resistance from the periphery of the zone 16 towards the center of the latter.

On considérera maintenant deux points, G et H sur l'électrode 15 ; un premier point G est situé sensiblement au centre de la zone 16 de variation de résistance contrôlée du revêtement ; le second point H est situé sur le même revêtement, à l'extérieur de la zone 16, par exemple sur le pourtour de celle-ci. Enfin, on considérera un troisième point J placé sur l'autre revêtement 14 et situé sur une normale aux revêtements 14, 15 passant par le premier point G.We will now consider two points, G and H on the electrode 15; a first point G is located substantially in the center of the zone 16 of controlled resistance variation of the coating; the second point H is located on the same covering, outside the zone 16, for example on the periphery thereof. Finally, we will consider a third point J placed on the other coating 14 and located on a normal to the coatings 14, 15 passing through the first point G.

L'impédance entre le premier et le second point G, H, essentiellement résistive est illustrée schématiquement par une résistance référencée R sur la figure 17.The impedance between the first and the second point G, H, which is essentially resistive, is illustrated diagrammatically by a resistance referenced R in FIG. 17.

L'impédance, essentiellement capacitive, entre le premier et le troisième point G, J est illustrée schématiquement par une capacité référencée Co sur la figure 17.The impedance, essentially capacitive, between the first and the third point G, J is illustrated schematically by a capacitor referenced C o in FIG. 17.

Enfin, l'impédance, essentiellement capacitive, entre le deuxième et le troisième point H, J est illustrée schématiquement par une capacité référencée Ci sur la figure 17.Finally, the impedance, essentially capacitive, between the second and the third point H, J is illustrated diagrammatically by a capacitor referenced C i in FIG. 17.

On sait que les capacités Co et Ci entre le troisième point J et respectivement le premier point G et le second point H sont inversement proportionnelles à la distance séparant ces paires de points. En conséquence, l'impédance diélectrique (1/C.) entre le troisième point J et le deuxième point H est toujours supérieure à l'impédance diélectrique (1/C0) entre le troisième point J et le premier point G. Parailleurs, ces impédances diminuent lorsque la fréquence d'excitation augmente.We know that the capacities C o and Ci between the third point J and respectively the first point G and the second point H are inversely proportional to the distance separating these pairs of points. Consequently, the dielectric impedance (1 / C.) Between the third point J and the second point H is always greater than the dielectric impedance (1 / C 0 ) between the third point J and the first point G. Parailleurs, these impedances decrease when the excitation frequency increases.

Pour une fréquence d'excitation relativement faible, la somme de l'impédance diélectrique entre le troisième et le premier points,G et J, et de l'impédance du revêtement (R) entre le second et le premier points, H et G, sera inférieure à l'impédance diélectrique entre le troisième et le second points, J et H.For a relatively low excitation frequency, the sum of the dielectric impedance between the third and the first points, G and J, and the impedance of the coating (R) between the second and the first points, H and G, will be less than the dielectric impedance between the third and second points, J and H.

Les charges sont alors réparties de façon sensiblement uniforme sur l'électrode 15 malgré la présence de la zone 16 possédant une variation d'impédance.The charges are then distributed in a substantially uniform manner on the electrode 15 despite the presence of the zone 16 having a variation in impedance.

La fréquence d'excitation augmentant les impédances diélectriques entre le troisième et respectivement le premier et le second points, G et H, vont diminuer.The excitation frequency increasing the dielectric impedances between the third and respectively the first and the second points, G and H, will decrease.

Pour une fréquence qui sera dite fréquence critique d'instabilité dans la présente demande de brevet, la somme de l'impédance diélectrique entre le troisième et le premier points, J et G, et de l'impédance du revêtement entre le premier et le second points, G et H, sera égale à l'impédance diélectrique entre le secondet le troisième points J et H. On obtient alors une répartition non uniforme des charges sur le revêtement 15, la zone 16 de plus grande impédance de ce revêtement étant appauvrie en charges.For a frequency which will be called the critical frequency of instability in the present patent application, the sum of the dielectric impedance between the third and the first points, J and G, and the impedance of the coating between the first and the second points, G and H, will be equal to the dielectric impedance between the second and the third points J and H. We then obtain a non-uniform distribution of the charges on the coating 15, the zone 16 of greatest impedance of this coating being depleted in charges.

De ce fait, au voisinage de la plaque 12 possédant la zone 16 de variation d'impédance, au niveau des points H répondant à l'égalité d'impé. dance précitée, les lignes de champ électrique sont inclinées vers le centre de la zone 16. Plus précisément, dans l'épaisseur de la cellule, les lignes de champ électrique sont incurvées, en se rapprochant du centre de la zone 16 à proximité de la plaque 12 pour arriver sur la plaque 11 opposée sensiblement perpendiculairement à celle-ci.Therefore, in the vicinity of the plate 12 having the area 16 of impedance variation, at the points H corresponding to the impé equality. dance above, the electric field lines are inclined towards the center of the zone 16. More precisely, in the thickness of the cell, the electric field lines are curved, approaching the center of the zone 16 near the plate 12 to arrive on the opposite plate 11 substantially perpendicular thereto.

Lorsque la fréquence d'excitation augmente encore, compte-tenu de la diminution correspondante de l'impédance diélectrique capacitive entre le troisième point J et les premier et second points, G et H, le phéonomène d'instabilité précité sera obtenu pour des valeurs d'impédance encore plus faible entre les premier et second points G et H, c'est-à-dire pour des lieux de second point H encore plus éloignés du centre de la zone 16 à gradient de résistance électrique (c'est-à-dire des lieux de second point H correspondant à une variation d'impédance plus faible).When the excitation frequency further increases, taking into account the corresponding decrease in the capacitive dielectric impedance between the third point J and the first and second points, G and H, the above instability pheonomene will be obtained for values d even lower impedance between the first and second points G and H, that is to say for places of second point H even further from the center of the zone 16 with an electrical resistance gradient (i.e. say places of second point H corresponding to a lower impedance variation).

En d'autres termes, la capacité intrinsèque C de la cellule et la résistance contrôlée R en surface de l'électrode définissent un temps de relaxation RC permettant de définir la fréquence critique d'instabilité par sa pulsation ωc telle que : ωc RC = 1, en considérant que R représente la résistance par unité carrée au niveau des zones de variation d'impédance et que C représente la capacité d'un élément de cellule, entre les plaques 11, 12, formé d'un cube dont chaque côté égale la distance séparant les deux plaques 11, 12.In other words, the intrinsic capacity C of the cell and the controlled resistance R at the surface of the electrode define a relaxation time RC making it possible to define the critical frequency of instability by its pulsation ω c such that: ω c RC = 1, considering that R represents the resistance per square unit at the level of the zones of variation of impedance and that C represents the capacity of a cell element, between the plates 11, 12, formed of a cube of which each side equals the distance between the two plates 11, 12.

Lorsque la pulsation w du signal d'excitation généré par les moyens 30 est supérieure à la pulsation critique d'instabilité ωc' le champ est oblique au niveau des plages 16 de variation d'impédance. Lorsque la pulsation ω est inférieure à la pulsation critique d'instabilité w c' le champ est normal aux plaques.When the pulsation w of the excitation signal generated by the means 30 is greater than the critical pulsation of instability 'c' the field is oblique at the level of the ranges 16 of variation of impedance. When the pulsation ω is less than the critical instability pulse w c ' the field is normal to the plates.

Ce phénomène est clairement révélé par les figures 4 à 15 qui montrent que l'écartement entre les zones rectilignes d'instabilité (correspondant aux lieux des seconds points H) augmente avec la fréquence d'excitation lorsque les zones 16 de variation d'impédance présentent un ωradient d'impédance.This phenomenon is clearly revealed by FIGS. 4 to 15 which show that the spacing between the rectilinear instability zones (corresponding to the locations of the second points H) increases with the excitation frequency when the zones 16 of impedance variation have an impedance ωradient.

En conséquence, le procédé d'utilisation du dispositif électrooptique à cristaux liquides conforme à la présente invention comprend pour l'essentiel l'étape consistant à appliquer entre les deux électrodes 11, 12 prévues respectivement sur les plaques, une tension électrique alternative d'excitation dont la fréquence est supérieure à une fréquence critique d'instabilité pour laquelle, en considérant un premier point G sur une zone de variation d'impédance contrôlée d'un revêtement 12, un second point H sur le même revêtement à l'extérieur de la zone, et un troisième point J placé sur l'autre revêtement et situé sur une normale au revêtement passant par le premier point, l'impédance diélectrique (1/Ci) essentiellement capacitive entre le second et le troisième points, H et J, est égale à la somme de l'impédance diélectrique (1/Ca) entre le troisième et le premier points, J et G, et de l'impédance entre le premier et le second points, G et H.Consequently, the method of using the electrooptic liquid crystal device according to the present invention essentially comprises the step of applying between the two electrodes 11, 12 provided respectively on the plates, an alternating electric excitation voltage. the frequency of which is greater than a critical frequency of instability for which, by considering a first point G on a zone of controlled impedance variation of a coating 12, a second point H on the same coating outside the zone, and a third point J placed on the other coating and located on a normal to the coating passing through the first point, the essentially capacitive dielectric impedance (1 / Ci) between the second and the third point, H and J, is equal to the sum of the dielectric impedance (1 / C a ) between the third and the first points, J and G, and the impedance between the first and the second points, G and H.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, pour supprimer l'effet de biréfringence obtenu lors de l'application de la tension électrique d'excitation à une fréquence supérieure à la fréquence critique d'instabilité précitée, le procédé d'utilisation comprend avantageusement l'étape consistant à appliquer entre les électrodes une tension électrique d'inhibition d'une fréquence inférieure à la fréquence critique.According to another advantageous characteristic of the invention, in order to eliminate the birefringence effect obtained during the application of the electric excitation voltage at a frequency greater than the aforementioned critical frequency of instability, the method of use advantageously comprises the step consisting in applying between the electrodes an electric inhibition voltage of a frequency lower than the critical frequency.

En effet, lors de l'application d'une telle tension électrique d'inhibition d'une fréquence inférieure à la fréquence critique, les lignes de champ électrique redeviennent parfaitement perpendiculaires aux plaques 11, 12 pour définir un alignement homogène des molécules du cristal liquide en raison du couplage entre le champ électrique et l'anisotropie diélectrique des molécules.Indeed, during the application of such an electric voltage for inhibition of a frequency lower than the critical frequency, the electric field lines become perfectly perpendicular to the plates 11, 1 2 to define a homogeneous alignment of the molecules of the crystal liquid due to the coupling between the electric field and the dielectric anisotropy of the molecules.

L'application d'une tension électrique d'inhi- bition d'une fréquence inférieure à la fréquence critique d'instabilité permet bien entendu d'obtenir une suppression de l'effet de biréfringence très rapide et en tout cas plus rapide que si la tension d'excitation était simplement interrompue, auquel cas la suppression de l'effet de biréfrigence dépendrait du temps de relaxation lié à l'élasticité de courbure des molécules.The application of an inhibition electric voltage of a frequency lower than the critical instability frequency naturally makes it possible to obtain a suppression of the birefringence effect very quickly and in any case faster than if the excitation voltage was simply interrupted, in which case the suppression of the birefrigerence effect would depend on the relaxation time related to the elasticity of curvature of the molecules.

Bien entendu, dans le cas où les zones choisies de l'électrode possèdent une impédance infinie, obtenue par exemple par gravure complète, la fréquence critique d'excitation est nulle. Il suffit alors d'appliquer une tension électrique continue entre les électrodes pour obtenir un champ électrique oblique par rapport à une normale aux électrodes. Dans cette hypothèse d'impédance infinie au niveau des zones choisies, dans la mesure où la fréquence critique est nulle, on ne peut appliquer une tension électrique d'inhibition de fréquence inférieure. Pour supprimer l'effet de biréfringence il faut alors supprimer la tension alternative d'excitation.Of course, in the case where the chosen zones of the electrode have an infinite impedance, obtained for example by complete etching, the critical excitation frequency is zero. It then suffices to apply a continuous electric voltage between the electrodes to obtain an oblique electric field with respect to a normal to the electrodes. In this assumption of infinite impedance at the level of the selected zones, insofar as the critical frequency is zero, one cannot apply an electric voltage of inhibition of lower frequency. To remove the birefringence effect, the AC excitation voltage must then be removed.

Pour afficher des caractères alphanumériques à l'aide d'une cellule électrooptique à cristaux liquides conforme à la présente invention, il suffit de réaliser sur l'une des électrodes 15 de la cellule une série de plages présentant une variation d'impédance en surface, qui reproduit les caractères alphanumériques à afficher, par exemple de réaliser la gravure de matrices de points ou de lignes sur chacune de ces plages 19 d'électrode, comme illustré schématiquement sur la figure 20.To display alphanumeric characters using an electrooptic liquid crystal cell according to the present invention, it suffices to produce on one of the electrodes 15 of the cell a series of ranges having a variation in impedance at the surface, which reproduces alphanumeric characters to display, for example to carry out the etching of dot or line matrices on each of these pads 19 of the electrode, as illustrated diagrammatically in FIG. 20.

Comme l'effet d'inclinaison apparaît sur une largeur égale à l'épaisseur de la cellule, cette matrice de points ou de lignes aura un pas latéral comparable à ladite épaisseur de la cellule. On remarquera donc que l'illustration de la figure 20 n'est pas représentée à l'échelle, l'épaisseur de la cellule séparant les électrodes 14 et 15 étant dans la pratique, comme indiqué ci-dessus, de l'ordre de grandeur du pas des points ou des lignes gravés sur les plages 19.As the tilt effect appears over a width equal to the thickness of the cell, this matrix of points or lines will have a lateral pitch comparable to said thickness of the cell. It will therefore be noted that the illustration in FIG. 20 is not shown to scale, the thickness of the cell separating the electrodes 14 and 15 being in practice, as indicated above, of the order of magnitude the pitch of the points or lines engraved on the tracks 19.

Lorsqu'une tension d'excitation d'une fréquence supérieure à la fréquence critique d'instabilité et d'amplitude supérieure au seuil sera appliquée aux bornes de la cellule, celle-ci affichera le caractère alphanumérique défini par les plages 19 excitées présentant une variation d'impédance contrôlée.When an excitation voltage of a frequency greater than the critical frequency of instability and amplitude greater than the threshold is applied across the terminals of the cell, the latter will display the alphanumeric character defined by the excited ranges 19 exhibiting a variation controlled impedance.

Pour effacer ce caractère affiché, il suffit d'appliquer sur les plages précitées une tension d'excitation d'une fréquence inférieure à la fréquence critique d'instabilité, ou de supprimer la tension d'excitation. 1 To erase this displayed character, it suffices to apply an excitation voltage of a frequency lower than the critical instability frequency to the aforementioned ranges, or to delete the excitation voltage. 1

Pour permettre d'afficher différents caractères alphanumériques à l'aide d'un même dispositif électrooptique, il convient de diviser l'électrode 15 en plusieurs plages 19 séparées et d'appliquer sélectivement la tension d'excitation sur ces plages.To allow different alphanumeric characters to be displayed using the same electro-optical device, the electrode 15 should be divided into several separate ranges 19 and the excitation voltage selectively applied to these ranges.

En effet seules les zones 16 placées sur des plages 19 d'électrode recevant une tension d'excitation de fréquence supérieure à la fréquence critique d'instabilité et d'amplitude supérieure au seuil apparaîtront lumineuses.In fact, only the zones 16 placed on pads 19 of the electrode receiving an excitation voltage of frequency greater than the critical frequency of instability and of amplitude greater than the threshold will appear bright.

Les différentes zones ou plages à exciter de l'électrode 15 peuvent présenter des fréquences critiques différentes, ce qui permet un affichage sélectif en contrôlant la fréquence d'excitation.The different zones or ranges to be excited of the electrode 15 can have different critical frequencies, which allows a selective display by controlling the excitation frequency.

On a représenté schématiquement sur la figure 21 un exemple de signaux d'excitation appliqués respectivement sur les électrodes d'une cellule conforme à la présente invention, de façon avantageuse respectivement sur des électrodes de ligne et de colonne.There is shown diagrammatically in FIG. 21 an example of excitation signals applied respectively to the electrodes of a cell according to the present invention, advantageously respectively to row and column electrodes.

La figure 21 montre que la tension d'excitation appliquée sur une zone 16 de variation contrôlée d'impédance peut être formée par superposition de deux signaux basse fréquence appliqués respectivement sur les électrodes et dont le déphasage fait apparaître des composantes hautes fréquences.FIG. 21 shows that the excitation voltage applied to a zone 16 of controlled variation of impedance can be formed by superposition of two low frequency signals applied respectively to the electrodes and whose phase shift reveals high frequency components.

Les signaux représentés sur la figure 21 ne sont donnés qu'à titre d'illustration non limitative.The signals shown in FIG. 21 are given only by way of nonlimiting illustration.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit.Of course, the present invention is not limited to the exemplary embodiments which have just been described but extends to all variants in accordance with its spirit.

On a indiqué précédemment que l'effet de biréfringence est mis en évidence pour une fréquence d'excitation supérieure à la fréquence critique d'instabilité et supprimé pour une fréquence d'excitation inférieure à la fréquence critique d'instabilité. Ce cas correspond à l'utilisation de polariseurs croisés en regard des plaques 11, 12. Une disposition inverse peut être obtenue en utilisant des polariseurs non croisés, ou encore des cristaux liquides à anisotropie diélectrique négative.It has previously been indicated that the birefringence effect is demonstrated for an excitation frequency greater than the critical frequency of instability and eliminated for an excitation frequency less than the critical frequency of instability. This case corresponds to the use of crossed polarizers opposite the plates 11, 12. A reverse arrangement can be obtained by using non-crossed polarizers, or even liquid crystals with negative dielectric anisotropy.

Claims (17)

1. Procédé selon lequel sur une cellule à cristaux liquides comprenant deux plaques transparentes parallèles (11, 12) revêtues sur leurs faces internes en regard d'un revêtement conducteur formant électrode (14, 15), une cale (13) intercalée entre les plaques, et une matière (17) qui comprend des molécules douées de propriétés nématiques dans l'espace délimite par les plaques - on définit des variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode sur des zones (16) choisies de celui-ci , et - on applique entre les électrodes (14, 15) prévues respectivement sur les plaques (11, 12) une tension électrique d'excitation de fréquence variable choisie apte à produire alternativement un champ électrique normal aux électrodes et un champ électrique oblique par rapport à une normale aux électrodes, au niveau des zones (16) présentant une variation contrôlée d'impédance. 1. Method according to which on a liquid crystal cell comprising two parallel transparent plates (11, 12) coated on their internal faces opposite a conductive coating forming an electrode (14, 15), a shim (13) interposed between the plates , and a material (17) which comprises molecules endowed with nematic properties in the space delimited by the plates - controlled variations in surface impedance of at least one of the electrode coatings are defined on selected areas (16) thereof, and - Is applied between the electrodes (14, 15) provided respectively on the plates (11, 12) an electric excitation voltage of variable frequency chosen capable of alternately producing an electric field normal to the electrodes and an electric field oblique to a normal to the electrodes, at the areas (16) having a controlled variation in impedance. 2. Procédé selon'la revendication 1, caractérisé par le fait que les variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode (15) sont réalisées par altération ce l'impédance intrinsèque du revêtement conducteur formant électrode.2. Method according to claim 1, characterized in that the controlled variations in surface impedance of at least one of the electrode coatings (15) are produced by alteration of the intrinsic impedance of the conductive coating forming the electrode . 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'étape consistant à définir des variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode est réalisée : - en déposant une couche régulière de revêtement conducteur homogène (15) sur l'une des plaques (12), puis - en modifiant l'impédance en surface du revêtement sur des zones choisies (16) de celui-ci, par réaction chimique. 3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the step consisting in defining controlled variations in surface impedance of at least one of the electrode coatings is carried out: - by depositing a regular layer of homogeneous conductive coating (15) on one of the plates (12), then - By modifying the surface impedance of the coating on selected zones (16) thereof, by chemical reaction. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'étape consistant à définir des variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode est réalisée : - en déposant une couche régulière d'un revêtement électriquement conducteur (15) d'oxydes d'étain et d'indium, sur l'une des plaques (12), puis - en assurant, par réaction chimique, sur des zones choisies (16) du revêtement, une réduction au moins partielle des oxydes d'étain et d'indium. 4. Method according to claim 3, characterized in that the step consisting in defining controlled variations in surface impedance of at least one of the electrode coatings is carried out: - by depositing a regular layer of an electrically conductive coating (15) of tin and indium oxides, on one of the plates (12), then - By ensuring, by chemical reaction, on selected areas (16) of the coating, an at least partial reduction of tin and indium oxides. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'étape consistant à définir des variations contrôles d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode est réalisée : - en déposant une couche régulière de revêtement conducteur homogène (15) sur l'une des plaques (12), puis - en assurant une gravure mécanique du revêtement sur des zones choisies (16) de celui-ci. 5. Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the step consisting in defining control variations in surface impedance of at least one of the electrode coatings is carried out: - by depositing a regular layer of homogeneous conductive coating (15) on one of the plates (12), then - By ensuring a mechanical etching of the coating on selected areas (16) thereof. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode sont réalisées en déposant sur des zones choisies (16) du revêtement électriquement conducteur, une couche de recouvrement en un matériau présentant une conductibilité électrique différente de celle du revêtement.6. Method according to claim 1, characterized in that the controlled variations in surface impedance of at least one of the electrode coatings are produced by depositing on selected areas (16) of the electrically conductive coating, a layer covering in a material having an electrical conductivity different from that of the coating. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les variations contrô- lées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode correspondent à une variation progressive d'impédance de la périphérie des zones choisies (16) vers le centre de celles-ci.7. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the variations control- The impedance surfaces on the surface of at least one of the electrode coatings correspond to a progressive variation in impedance from the periphery of the selected zones (16) towards the center of these. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les variations contrôlées d'impédance en surface de l'un au moins des revêtements d'électrode correspondent à une variation brusque d'impédance lors du franchissement de la délimitation des zones choisies (16).8. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the controlled variations in surface impedance of at least one of the electrode coatings correspond to a sudden variation in impedance when crossing the delimitation of the selected zones (16). 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à appliquer entre les deux électrodes (14, 15) prévues respectivement sur les plaques (11, 12), une tension électrique alternative d'excitation dont la fréquence est alternativement supérieure et inférieure à une fréquence critique d'instabilité pour laquelle, en considérant un premier point (G) sur une zone (16) de variation d'impédance contrôlée d'un revêtement, un second point (H) sur le même revêtement à l'extérieur de la zone, et un troisième point (J) placé sur l'autre revêtement et situé sur une normale aux revêtements passant par le premier point, l'impédance diélectrique essentiellement capacitive (1 /Ci) , entre le second (H) et le troisième (J) points est égale à la somme de l'impédance diélectrique (1/CO) entre le troisième (J) et le premier (G) points et de l'impédance (R) entre le second (H) et le premier (G) points.9. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises the step of applying between the two electrodes (14, 15) provided respectively on the plates (11, 12), an electric voltage excitation alternative whose frequency is alternately higher and lower than a critical frequency of instability for which, by considering a first point (G) on a zone (16) of controlled impedance variation of a coating, a second point (H) on the same coating outside the zone, and a third point (J) placed on the other coating and located on a normal to the coatings passing through the first point, the essentially capacitive dielectric impedance (1 / C i ), between the second ( H ) and the third (J) points is equal to the sum of the dielectric impedance (1 / C O ) between the third (J) and the first (G) points and the impedance (R) between the second (H) and the first (G) points. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la tension d'excitation appliquée sur des zones de variation contrôlée d'impédance est formée par superposition de deux signaux basse fréquence appliqués respectivement sur les électrodes dont le déphasage fait apparaitre des composantes hautes fréquences.10. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the excitation voltage applied to areas of controlled variation impedance is formed by superposition of two low frequency signals applied respectively to the electrodes whose phase shift causes high frequency components to appear. 11. Procède selon l'une des revendications 1 à 10,caractérisé par le fait que les différentes zones ou plages à excitpr de l'électrode, présentant une variation contrôlée d'impédance, présentent des fréquences critiques différentes, permettant ainsi un affichage sélectif en contrôlant la fréquence d'excitation.11. Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the different zones or ranges at excit p r of the electrode, having a controlled variation of impedance, have different critical frequencies, thus allowing a display selective by controlling the excitation frequency. 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à appliquer entre les deux électrodes une tension électrique alternative d'excitation dont la fréquence est alternativement supérieure et inférieure à une fréquence critique d'instabilité dont l'impulsion ωc est définie par la relation : wcRC = 1 dans laquelle R désigne la résistance carrée au niveau des zones de variation contrôlée d'impédance et C désigne la capacité d'un élément de la cellule composée de molécules nématiques, sous forme de cubes dont les côtés sont égaux à la distance séparant les deux plaques transparentes.12. Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that it comprises the step consisting in applying between the two electrodes an alternating electric excitation voltage whose frequency is alternately higher and lower than a critical frequency instability whose impulse ω c is defined by the relation: w c RC = 1 in which R denotes the square resistance at the level of the zones of controlled variation of impedance and C denotes the capacity of an element of the compound cell nematic molecules, in the form of cubes whose sides are equal to the distance separating the two transparent plates. 13. Dispositif électrooptique à cristaux liquides pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 12,comprenant deux plaques transparentes parallèles (11, 12) revêtues chacune sur l'une de leurs faces d'un revêtement conducteur (15) formant électrode, une cale (13) intercalée entre les plaques, une matière (17) qui comprend des molécules douées de propriétés nématiques qui remplit l'espace délimité par les deux plaques (11, 12) et la cale (13), dans lequel l'un au moins des revêtements conducteurs présente, sur des zones choisies (16), des variations contrôlées d'impédance en surface et des moyens (30) adaptés pour appliquer entre les électrodes (14, 15) prévues respectivement sur les plaques (11, 12 une tension électrique d'excitation de fréquence variable choisie apte à produire alternativement un champ électrique normal aux électrodes et un champ électrique oblique par rapport à une normale aux électrodes au niveau des zones (16) présentant une variante contrôlée.13. An electrooptic liquid crystal device for implementing the method according to one of claims 1 to 12, comprising two parallel transparent plates (11, 12) each coated on one of their faces with a conductive coating ( 15) forming an electrode, a shim (13) interposed between the plates, a material (17) which comprises molecules endowed with nematic properties which fills the space delimited by the two plates (11, 12) and the shim ( 13 ), in which at least one of the conductive coatings presents, on selected zones (16), controlled variations d 'surface impedance and means (30) adapted to apply between the electrodes (14, 1 5) provided respectively on the plates (11, 12 an electric excitation voltage of variable frequency chosen chosen capable of alternately producing an electric field normal to electrodes and an electric field oblique to a normal to the electrodes at the areas (16) having a controlled variant. 14. Dispositif électrooptique selon la revendication 13, caractérisé par le fait que les molécules douées de propriétés nématiques possèdent une forte anisotropie diélectrique positive.14. Electrooptical device according to claim 13, characterized in that the molecules endowed with nematic properties have a strong positive dielectric anisotropy. 15. Dispositif électrooptique selon la revendication 14, caractérisé par le fait que les molécules douées de propriétés nématiques comprennent des corps de la famille des cyanobiphényls.15. An electrooptical device according to claim 14, characterized in that the molecules endowed with nematic properties comprise bodies of the family of cyanobiphenyls. 16. Dispositif électrooptique selon lar revendication 13, caractérisé par le fait que les molécules douées de propriétés nématiques possèdent une forte anisotropie diélectrique négative.16. An electrooptical device according to claim 13, characterized in that the molecules endowed with nematic properties have a strong negative dielectric anisotropy. 17. Dispositif électrooptique selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé par le fait que les zones (16) présentant des variations contrôlées d'impédance sont réparties sur des plages isolées du revêtement formant électrode.17. Electrooptical device according to one of claims 13 to 16, characterized in that the zones (16) having controlled variations in impedance are distributed over areas isolated from the coating forming the electrode.
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